黄土坡铜锌多金属硫化矿浮选分离试验研究与工业实践

2022-02-22刘守信党明智师伟红

世界有色金属 2022年23期

刘守信，党明智，田维，师伟红

（1.西北矿冶研究院，甘肃白银 730900；2.矿用浮选药剂国家地方联合工程实验室，甘肃白银 730900；3.新疆西拓矿业有限公司，新疆哈密 839000）

浮选是国内外富集硫化铅锌矿最常用方法之一，由于矿石性质的复杂性，实现铜、锌矿物有效分离仍是一大难题[1]。铜锌硫化矿浮选工艺通常有优先浮选和混合浮选两种，铜锌分离多采用抑锌浮铜[2]，其分选难点在于：铜锌矿物嵌布粒度细、共生关系复杂、铜离子易活化锌矿物，被活化锌矿物可浮性与铜矿物相似[3，4]。因此，确定适宜铜锌分选工艺流程，采用选择性好铜矿物捕收剂，强化对锌矿物抑制是解决铜锌分离的研究重点[5]。

新疆某公司现有一座采选能力50万吨/年的黄土坡铜锌矿山，富含铜、锌、金、银、铁、硫等有价元素，具有较高经济价值[6]。选厂建成后所处理矿石结构构造简单，属易选矿石，指标较好。随着开采延深，矿石性质发生了较大变化，浮选指标逐渐恶化，锌矿物在铜精矿中损失逐渐增大，铜精矿含锌由原来的5%左右，升高至10%～15%，导致锌精矿锌回收率大幅度降低，造成了资源的严重浪费。本研究的目的针对该铜锌矿矿石性质，通过改善现场药剂制度、回水处置方案等措施解决精矿产品铜、锌互含较高的问题，提高矿山的经济效益。

1 矿石性质

1.1 原矿多元素分析

原矿多元素分析结果见表1。

表1 原矿化学多元素分析结果/%

1.2 矿石中主要矿物特征

该铜锌矿矿石中金属矿物以黄铁矿为主，其次为黄铜矿、闪锌矿，微量矿物有方铅矿、黝铜矿、磁黄铁矿、磁铁矿等。脉石矿物主要为石英，少量碳酸盐、斜长石、绢云母、白云母、绿泥石、角闪石、粘土矿物等。

1.3 原矿物相分析

原矿物相分析见表2。

表2 矿石中主要金属的化学物相分析结果/%

1.4 主要矿物的嵌布特征及浮选分离难点分析

部分铜矿物呈乳滴状被闪锌矿、黄铁矿包裹，形成包含结构。这些包裹体粒径微细，不易单体解离，从而导致精矿品位偏低。仅通过磨矿使二者达到单体解离，会使目的矿物粒度过细，浮选速度变慢；同时锌矿物比表面积增加，铜浮选时，需大量增加锌矿物抑制剂才能使其受到有效抑制；该铜锌矿中部分铜矿物为次生铜矿物，磨矿细度增加会使金属矿物可溶性增加，难免离子浓度增大，导致铜锌分离效果变差[7]。

2 选矿试验研究

经现场流程考查、工艺矿物学研究，本次试验研究的重中之重。①在没有回水处理设备条件下，如何通过技术手段，减少回水及矿浆中对铜锌分离产生不利影响的难免离子含量[8]；②由尾矿解离度分析可知，损失在尾矿中黄铜矿，粒径大部分小于0.05mm，未得到高效回收；③黄铁矿、磁黄铁矿含量高达矿物总量的20%以上，大量石灰加入，使得高钙条件下Cu2+活性增加，增大铜锌分离难度。

2.1 磨矿细度试验

由流程考查可知，现场采用磨矿细度偏细，目的矿物存在过磨现象，锌矿物较难得到有效抑制，导致部分细粒级铜、锌矿物损失在尾矿中。因此，合理磨矿细度是能否达到较好选别指标的关键，为寻找最佳细度条件，以现场工艺流程及药剂条件为基础，经条件优化试验后，固定石灰为1200g/t，亚硫酸钠为300g/t，硫酸锌为1000g/t，丁基黄药为5g/t，Z-200为12g/t，BK301为8g/t，进行磨矿细度试验，试验流程如图1。

图1 磨矿细度试验流程及条件

结果表明，随着磨矿细度增加，铜回收率变化不大，但粗精矿含锌逐渐先减少后增加，当细度达到70%-0.074mm时，锌在铜精矿中损失较小，继续增加细度，铜精矿含锌量增加。最终确定细度-0.074mm占70%。

2.2 优先选铜作业

2.2.1 铜回路锌抑制剂选择及用量试验

铜锌浮选分离采用优先浮选流程，铜回路锌抑制剂的选择较为关键。现常用的闪锌矿无机抑制剂主要有硫酸锌、亚硫酸钠、硫化钠、硫代硫酸钠等，浮选实践中经常采用两种或多种药剂组合使用，以发挥药剂间的协同效应[9]。锌抑制剂选择流程见图2，试验结果见表3。

图2 锌抑制剂选择试验流程及条件

表3 铜回路锌抑制剂选择试验结果/%

由试验结果可知，磨矿过程中适量添加T29，其与亚硫酸钠、硫酸锌组合使用[10]可有效降低铜精矿中的锌品位，减少锌矿物损失。回水使用使矿浆中铜离子浓度增大，可根据回水使用量适当增加T29用量。T29主要由括硫酸铝、硫酸钠等按一定的重量百分比组成。

2.2.2 铜粗选捕收剂选择试验

在铜锌分离中使用选铜捕收剂为黄药类、硫氨酯类、硫脲类类。该矿石捕收剂用量小，现场采用捕收剂组合（丁基钠黄药+Z200）浮选泡沫粘度较高，导致部分已单体解离锌矿物由于机械夹带进入到铜精矿中，因此，本次试验重点之一是研发铜矿物高效选择性捕收起泡剂，加强对细粒级铜矿物捕收。结果见表4。

表4 铜粗选捕收剂选择试验结果/%

捕收剂选择试验结果表明，采用丁基黄药+A-23组合为该矿石铜浮选捕收剂，浮选指标明显优于其它捕收起泡剂。A-23是一种高效复合捕收剂，该药剂对铜矿物选择捕收性能较好，对黄铁矿、闪锌矿捕收能力较弱，可有效减少锌矿物在铜精矿中损失。

2.3 选锌作业

选铜作业尾矿进行选锌作业。选锌采用一粗两扫三精的工艺流程。锌粗选作业适当添加石灰以有效抑制黄铁矿，同时合适碱度有利于提高锌的选矿技术经济指标。锌粗选作业添加石灰2000g/t、硫酸铜50g/t、丁基黄药50g/t、2#油10g/t，pH值为11～13之间为宜。

2.4 闭路试验

在开路试验基础上，进行闭路试验，结果见表5.闭路试验中括号内为药剂用量，单位g/t，条件如下：

表5 闭路试验结果/%

选铜作业采用一粗两扫三精流程，在磨机添加石灰（1200）和T29（500）进行磨矿，细度为70%-200目，添加亚硫酸钠（300）、硫酸锌（1000）、丁基黄药（5）、A-23（15）进行铜粗选作业，得到铜粗精矿；添加亚硫酸钠（100）和硫酸锌（300）对铜粗精矿进行一次精选，精选二次添加亚硫酸钠（50）和硫酸锌（200），精选三次添加硫酸锌（100），得到铜精矿，精选中矿按顺序返回；对粗选后尾矿进行扫选，扫选一次添加硫酸锌（200）、丁基黄药（2）、A-23（4）,扫选二次添加A-23（2），扫一中矿返回铜粗选，扫二中矿进行选锌作业。

选锌作业采用一粗两扫三精流程：添加石灰（2000）、硫酸铜（50）、丁基黄药（50）、2#油（10）进行锌粗选作业，得到锌粗精矿；添加石灰（500）、丁基黄药（5）进行锌粗精矿一次精选，二次精选和三次精选不添加药剂，得到锌精矿，精选中矿按顺序返回；对粗选后尾矿进行扫选作业，扫选一次添加硫酸铜（20）、丁基黄药（15）、2#油（5），扫选二次添加丁基黄药（5），得到最终尾矿，中矿按顺序返回。